KR20130071595A - 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치에 관한 것으로, 코크스 오븐 내부의 압력이상시 개방되어 COG 가스를 대기로 방산하면서 COG 가스를 연소시키는 브리더의 상단 내경에 설치된 에어공급노즐; 상기 에어공급노즐과 에어공급관을 통해 연결되어 에어공급노즐 쪽으로 연소용 에어를 송풍시키는 연소용 에어공급팬; 상기 에어공급노즐과 연소용 에어공급팬 사이의 에어공급관 상에 설치된 에어량조절댐퍼; 상기 브리더의 길이 일부에 설치된 가스샘플러; 상기 가스샘플러와 연결되어 샘플링된 가스의 성분을 분석하는 가스분석기; 상기 브리더의 길이 일부에 설치되어 플로우되는 COG 가스의 유량을 산출하는 가스유량검출기; 상기 가스분석기, 가스유량검출기, 에어량조절댐퍼와 전기적으로 연결되고, 가스분석기와 가스유량검출기로부터 송출된 검출값을 복합적으로 판단하여 상기 에어량조절댐퍼의 개도를 조절하는 컨트롤러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, COG 가스 방산시 점화시간을 단축하고, 최적 연소가 가능하여 대기오염을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치{APPARATUS FOR BURNING BRIDER VENTING GAS IN COKE OVEN}

본 발명은 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코크스 오븐 내에 장입된 석탄이 건류되면서 발생되는 가스를 이송시킬 때 코크스로 내부에서 이상현상(정전, 가스석션 블로어 트립 등) 발생시 방산가스를 최적 연소시켜 안전을 확보할 수 있도록 한 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치에 관한 것이다.

일반적으로, 코크스 오븐의 경우 내화물로 이루어진 연소실과 탄화실로 구분된다.

이때, 연소실은 탄화실을 중심으로 양옆에 대략 32개의 연통(FLUE)이 구성되어 있으며, 공급된 열원을 연소시켜 내화물을 약 1200℃ 이상 가열한다.

이렇게 가열된 연소실 사이의 탄화실에는 석탄을 장입하고, 이때 탄화실 양 끝에 위치한 코크스 오븐 도어는 탄화실의 공간을 밀폐한다.

이는 석탄의 장입에서 건류까지의 과정에서 발생되는 가스로 인하여 탄화실 내부의 압력이 상당히 높고, 높은 열이 발생되므로 이를 차단하기 위함이다.

이러한 코스스 오븐은 도 1의 예시와 같이, 장입차(1)를 통해 석탄을 탄화실(5)로 장입하며, 장입된 석탄이 탄화실(5) 내부에서 건류될 때 COG 가스를 발생시키는데 이 가스는 탄화실(5) 상부에 마련된 상승관(2)을 타고 집합관인 메인이송관(4)을 통해 처리 개소로 반송된다.

이때, 상기 메인이송관(4)에는 브리더(3)가 설치되어 이상발생시 가스 일부를 대기중으로 방산하면서 점화시켜 연소처리하게 된다.

이를 위해, 도 2에서와 같이, 상기 브리더(3)에는 점화기(6)와, 이상 발생시 방산을 위한 개폐밸브(8)와, 개폐밸브(8)를 동작시키는 실린더(9)와, 실린더(9)의 동작을 제어하는 제어기(7)가 구비된다.

그리하여, 코크스 오븐 내부에서 이상압력이 발생되면 제어기(7)가 실린더(9)를 동작시켜 개폐밸브(8)를 열고, 발생가스를 방산함과 동시에 점화기(6)를 통해 점화시킴으로써 가스를 연소시켜 대기로 방출시키게 된다.

그런데, 방출되는 COG 가스의 양과 대기중의 공기비가 맞지 않아 미연소되는 양이 많고, 이로 인해 화염과 그을음, 불순물이 그대로 대기중에 방산되면서 대기오염을 초래하는 단점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 코크스 오븐 내부에서 이상발생시 이를 즉시 감지함과 동시에 방산되는 COG 가스 성분을 분석하여 최적의 혼합비로 공기를 혼합시켜 연소시킴으로써 최적의 연소상태를 만들고, 이를 통해 그을음을 비롯한 불순물, 미연소 가스가 대기중으로 그대로 방출되지 않도록 하여 대기오염을 방지할 수 있도록 한 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 코크스 오븐 내부의 압력이상시 개방되어 COG 가스를 대기로 방산하면서 COG 가스를 연소시키는 브리더의 상단 내경에 설치된 에어공급노즐; 상기 에어공급노즐과 에어공급관을 통해 연결되어 에어공급노즐 쪽으로 연소용 에어를 송풍시키는 연소용 에어공급팬; 상기 에어공급노즐과 연소용 에어공급팬 사이의 에어공급관 상에 설치된 에어량조절댐퍼; 상기 브리더의 길이 일부에 설치된 가스샘플러; 상기 가스샘플러와 연결되어 샘플링된 가스의 성분을 분석하는 가스분석기; 상기 브리더의 길이 일부에 설치되어 플로우되는 COG 가스의 유량을 산출하는 가스유량검출기; 상기 가스분석기, 가스유량검출기, 에어량조절댐퍼와 전기적으로 연결되고, 가스분석기와 가스유량검출기로부터 송출된 검출값을 복합적으로 판단하여 상기 에어량조절댐퍼의 개도를 조절하는 컨트롤러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치를 제공한다.

이때, 상기 에어량조절댐퍼와 연소용 에어공급팬 사이의 에어공급관에는 공급되는 연소용 에어를 예열시키는 예열기가 더 구비된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 예열기는 스팀, 전열라디에이터, 코크스 오븐의 폐가스를 이용한 열교환방식 중 어느 하나의 방식으로 이루어지는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 에어공급노즐은 상기 브리더의 상단 내경에서 방사상으로 설치된 것에도 그 특징이 있다.

아울러, 상기 연소용 에어공급팬으로 공급되는 연소용 에어는 에어필터를 통해 필터링된 상태로 공급되는 것에도 그 특징이 있다.

그리고, 상기 컨트롤러는 상기 연소용 에어공급팬과도 전기적으로 연결되고, 가스분석기와 가스유량검출기로부터 송출된 검출값을 복합적으로 판단하여 상기 연소용 에어공급팬의 회전수도 제어하는 것에도 그 특징이 있다.

나아가, 상기 연소용 에어공급팬은 정전시에도 구동될 수 있도록 정전대비 비상가동수단과 연결된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, COG 가스 방산시 점화시간을 단축하고, 최적 연소가 가능하여 대기오염을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 코크스 오븐의 요부를 보인 예시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 방산가스 브리더의 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방산가스 최적 연소장치를 보인 예시적인 구성블럭도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치는 브리더(3)와 연관되게 구성된다.

이 경우, 상기 브리더(3)에는 기존과 같이, COG 가스를 방산시킬 때 열리는 개폐밸브(8), 개폐밸브(8)를 작동시키기 위한 실린더(9), 실린더(9)의 동작을 제어하는 제어기(7) 및 방산되는 가스를 점화시키는 점화기(6)를 그대로 포함한다.

이에 더하여, 본 발명에서는 상기 브리더(3)의 상단부, 즉 점화기(6)가 설치된 부위에 방산 가스로 연소용 에어를 공급하는 에어공급노즐(100)이 더 구비된다.

상기 에어공급노즐(100)은 브리더(3)의 내경에서 방사상으로 에어를 분사하여 방산 가스와 연소용 에어의 혼합비를 최적상태로 조절함으로써 점화기(6)를 통한 점화시간을 단축하고, 점화 후 연소시 미연소분이 거의 남지 않도록 유도하게 된다.

그리고, 상기 에어공급노즐(100)에는 에어공급관(110)이 연결된다.

에어공급관(110)은 에어량조절댐퍼(120) 및 예열기(130)를 경유하여 연소용 에어공급팬(140)과 연결된다.

이때, 상기 에어량조절댐퍼(120)는 내부를 흐르는 유체의 유량을 조절하는 것으로 내장된 디스크의 개도각도에 따라 조절되며, 컨트롤러(200)와 연결되어 자동 제어되는 전자밸브의 일종이다.

또한, 상기 예열기(130)는 공급되는 연소용 에어를 연소에 최적화된 온도로 미리 승온시키기 위한 것으로, 스팀, 전열라디에이터, 코크스 오븐의 폐가스를 이용한 열교환방식 등에 의해 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 연소용 에어공급팬(140)은 송풍팬으로써 연소용 에어를 빠르게 강제 공급하기 위해 구비되며, 정전사태에 대비할 수 있도록 무정전 전원공급시스템이나 비상에어저장탱크를 이용한 방식, 스팀이젝트형 에어공급장치 등과 같이 다양한 비상대책을 수립해 두면 더욱 좋다.

덧붙여, 상기 연소용 에어공급팬(140)으로 공급되는 연소용 에어는 미리 에어필터(150)를 통해 필터링된 상태로 공급되면 더욱 좋다.

한편, 상기 브리더(3)의 길이 일부에는 가스유량검출기(210)가 설치되고, 상기 가스유량검출기(210)는 상기 컨트롤러(200)와 전기적으로 신호처리 가능하게 연결된다.

즉, 가스유량검출기(210)를 통해 검출된 값은 전기신호로 컨트롤러(200)에 송신되고, 이를 수신한 컨트롤러(200)는 에어량조절댐퍼(120)의 개도를 제어하게 된다.

뿐만 아니라, 상기 브리더(3)의 길이 일부에는 가스샘플러(220)가 더 설치되며, 상기 가스샘플러(220)는 가스분석기(230)와 연결되어 샘플링된 가스의 성분이 자동분석될 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 가스분석기(230)는 상기 컨트롤러(200)와 전기적으로 신호처리 가능하게 연결되어 컨트롤러(200)로 하여금 분석된 가스 성분과 함량에 따라 공급할 연소용 에어의 양을 산출하고 제어할 수 있도록 하여 준다.

그리고, 상기 컨트롤러(200)는 앞서 설명한 제어기(7)의 동작도 제어하도록 전기적으로 연결된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 연소장치는 코크스 오븐 내부에서 이상현상 발생시 메인이송관(4)에 연결된 브리더(3)를 통해 COG 가스를 방산하게 된다.

이를 위해, 실린더(9)가 동작하여 개폐밸브(8)가 열리면서 방산이 시작되고, 동시에 가스샘플러(220)를 통해 방산 가스의 일부(이를 테면 '샘플'이 됨)가 가스분석기(230)로 유입된다.

그러면, 가스분석기(230)는 방산 가스의 현재 상태(성분, 조성, 비율 등)를 분석한 후 컨트롤러(200)로 송신하고, 이를 수신한 컨트롤러(200)는 연산을 거쳐 해당 성분과 가장 최적의 공기혼합비를 산출하게 된다.

이를 위해, 상기 컨트롤러(200)는 마이크로프로세서로 이루어지고, 메모리가 내장되어 있어 COG의 성상별 최적 연소를 위한 공기 혼합비율이 테이블화 되어 있는 것을 전제로 한다.

이에 따라, 상기 컨트롤러(200)는 에어량조절댐퍼(120)의 개도를 조절하고, 그에 맞춰 연소용 에어공급팬(140)이 회전하면서 연소용 에어를 송풍한다.

송풍된 연소용 에어는 예열기(130)를 거치면서 연소에 적당한 온도로 예열된 후 에어공급노즐(100)로 공급되어 방산 가스와 혼합되고, 이어 점화기(6)를 통해 점화되면서 연소되게 된다.

이 경우, 상기 예열기(130)는 반드시 필요한 것은 아니며, 이를 거칠 경우 최적 연소에 가깝게 운용할 수 있다는 장점이 있으므로 사용하는 것이 바람직한 실시예가 된다.

또한, 상기 가스유량검출기(210)는 유동되는 유체, 즉 방산 가스의 유량을 측정하여 컨트롤러(200)로 송신하고, 이를 수신한 컨트롤러(200)는 에어량조절댐퍼(120)의 개도 조절을 물론, 필요할 경우 연소용 에어공급팬(140)의 회전속도도 제어할 수 있다.

이를 위해, 앞에서는 설명하지 않았으나 상기 컨틀롤러(200)와 연소용 에어공급팬(140)도 전기적으로 연결됨이 바람직하다.

이와 같이, 컨트롤러(200)가 방산 가스의 성분을 분석한 정보와 관류되는 가스의 유량 정보를 토대로 에어량조절댐퍼(120)의 개도는 물론 송풍압 등을 복합적으로 제어하기 때문에 최적의 연소조건을 만들게 되고, 따라서 방산 가스는 최적 상태로 연소된 후 배출되므로 미연소된 상태로 방산되거나 이물질, 오염물질이 직접 배출되는 현상이 극소화되고, 연소를 위한 점화시간도 단축되는 장점을 얻을 수 있어 효율성이 증대된다.

100 : 에어공급노즐 110 : 에어공급관
120 : 에어량조절댐퍼 130 : 예열기
140 : 연소용 에어공급팬 150 : 에어필터
200 : 컨트롤러 210 : 가스유량검출기
220 : 가스샘플러 230 : 가스분석기

Claims (7)

1. 코크스 오븐 내부의 압력이상시 개방되어 COG 가스를 대기로 방산하면서 COG 가스를 연소시키는 브리더의 상단 내경에 설치된 에어공급노즐;
   상기 에어공급노즐과 에어공급관을 통해 연결되어 에어공급노즐 쪽으로 연소용 에어를 송풍시키는 연소용 에어공급팬;
   상기 에어공급노즐과 연소용 에어공급팬 사이의 에어공급관 상에 설치된 에어량조절댐퍼;
   상기 브리더의 길이 일부에 설치된 가스샘플러;
   상기 가스샘플러와 연결되어 샘플링된 가스의 성분을 분석하는 가스분석기;
   상기 브리더의 길이 일부에 설치되어 플로우되는 COG 가스의 유량을 산출하는 가스유량검출기;
   상기 가스분석기, 가스유량검출기, 에어량조절댐퍼와 전기적으로 연결되고, 가스분석기와 가스유량검출기로부터 송출된 검출값을 복합적으로 판단하여 상기 에어량조절댐퍼의 개도를 조절하는 컨트롤러;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 에어량조절댐퍼와 연소용 에어공급팬 사이의 에어공급관에는 공급되는 연소용 에어를 예열시키는 예열기가 더 구비된 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치.
   
3. 청구항 2에 있어서;
   상기 예열기는 스팀, 전열라디에이터, 코크스 오븐의 폐가스를 이용한 열교환방식 중 어느 하나의 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치.
   
4. 청구항 1에 있어서;
   상기 에어공급노즐은 상기 브리더의 상단 내경에서 방사상으로 설치된 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치.
   
5. 청구항 1에 있어서;
   상기 연소용 에어공급팬으로 공급되는 연소용 에어는 에어필터를 통해 필터링된 상태로 공급되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치.
   
6. 청구항 1에 있어서;
   상기 컨트롤러는 상기 연소용 에어공급팬과도 전기적으로 연결되고, 가스분석기와 가스유량검출기로부터 송출된 검출값을 복합적으로 판단하여 상기 연소용 에어공급팬의 회전수도 제어하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치.
   
7. 청구항 1에 있어서;
   상기 연소용 에어공급팬은 정전시에도 구동될 수 있도록 정전대비 비상가동수단과 연결된 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 브리더의 방산가스 최적 연소장치.

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